DE567347C

DE567347C - Induction furnace

Info

Publication number: DE567347C
Application number: DEA44388D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hoepp
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1925-03-07
Filing date: 1925-03-07
Publication date: 1933-01-03

Description

AUSGEGEBEN AM
3. JANUAR 1933ISSUED ON
JANUARY 3, 1933

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21h GRUPPE 18 oiCLASS 21h GROUP 18 oi

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*) InduktionsofenGeneral Electricity Society in Berlin *) Induction furnace

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. März 1925 abPatented in the German Empire on March 7, 1925

Bei den Induktionsöfen der bisherigen Bauarten ist es bekanntlich nicht möglich, solche mit größerer Leistung direkt an ein Wechseloder Drehstromnetz mit der in Lichtstromkreisen üblichen Periodenzahl von 50 in der Sekunde anzuschließen, weil dabei der Leistungsfaktor so schlecht wird, daß die Wirtschaftlichkeit des Ofenbetriebes nicht mehr befriedigt. Man war daher gezwungen, die Üfen mit steigender Leistung für kleinere Frequenzen zu bauen und an besondere kostspielige Umformer anzuschließen.In the case of induction furnaces of the previous types, it is known not to be possible to produce such with higher power directly to an alternating or three-phase network with that in lighting circuits the usual number of periods of 50 per second, because this is the power factor becomes so bad that the profitability of the furnace is no longer satisfactory. One was therefore forced to Practice with increasing power for smaller frequencies to build and at special costly To connect the converter.

In dem Buche von Borchers »Die elektrischen öfen« ist z. B. Seite 48 für einen Ofeneinsatz von 500 kg als ökonomische Frequenz 25 Perioden, für 1 500 kg etwa 15 und für 8 500 kg nur 5 Perioden angegeben. Das hat bekanntlich seine Ursache in der dicken Wärmeschutz- und Isolierschicht, die zwischen den primären und sekundären Ofenwindungen zum Schütze der elektrischen Isolierung der primären Wicklung nötig ist. Dadurch entsteht eine starke Streuung im Transformator und ein entsprechender induktiver Spannungsabfall. Da letzterer der sekundären Stromstärke proportional ist, so fällt bei ein und derselben Frequenz der Leistungsfaktor mit zunehmender Ofenleistung schnell auf unzulässige Werte ab.In the book by Borchers "The electric ovens" is z. B. Page 48 for one Oven use of 500 kg as an economic frequency 25 periods, for 1 500 kg around 15 and only 5 periods given for 8 500 kg. As is well known, this has its cause in the thick thermal and insulating layer between the primary and secondary Oven turns to protect the electrical insulation of the primary winding is necessary. This creates a strong scatter in the transformer and a corresponding inductive one Voltage drop. Since the latter is proportional to the secondary current intensity, the one and the same frequency will cause the The power factor quickly drops to impermissible values with increasing furnace output.

Eine gewisse Verbesserung war erst möglich durch Herabsetzung der Frequenz, wodurch jedoch die erwähnte Komplikation und Verteuerung der Ofenanlage bedingt war.A certain improvement was only possible by reducing the frequency, which means however, the aforementioned complication and the increase in the cost of the furnace system was caused.

Es sind Induktionsöfen bekannt, deren Primärleiter aus mehreren Windungen besteht, die so um das den Sekundärleiter bildende Schmelzbad herum angeordnet sind, daß dieses Schmelzbad bzw. die das Schmelzbad aufnehmende Rinne von den zahlreichen Primärwindungen annähernd rohrförmig umgeben wird. Dabei waren aber immer eine gewisse Anzahl von Primärwindungen zu einem Spulenteil zusammengefaßt und diese Spulenteile nur deshalb ringförmig um die Schmelzrinne herum angeordnet, um das Primärstreufeld zu vermeiden. Die Gesamtheit der je aus mehreren Windungen bestehenden Spulenteile bildet dabei einen Hohlring, ohne daß dadurch aber eine zusammenhängende bauliche Einheit und ein mechanischer Halt für die Schmelzrinne geschaffen wird.Induction furnaces are known whose primary conductor consists of several turns, which are arranged around the weld pool forming the secondary conductor that this melt pool or the melt pool The receiving channel is surrounded by the numerous primary turns in an approximately tubular shape will. However, a certain number of primary windings were always combined to form a coil part and these The only reason for this is that coil parts are arranged in a ring around the melt channel, around the primary stray field to avoid. The entirety of the coil parts, each consisting of several turns, forms a hollow ring without that this creates a cohesive structural unit and a mechanical hold is created for the melt channel.

Erfindungsgemäß wird der mechanische Aufbau einfacher und stabiler gestaltet dadurch, daß bei einem Induktionsofen mit aus einer einzigen Windung bestehenden Primärwicklung die den Sekundärleiter bildende, das Schmelzbad aufnehmende Schmelzrinne rohrförmig oder annähernd rohrförmig von dem Primärleiter umschlossen ist und der Primärleiter gleichzeitig einen festen Mantel für die Wärmeisolationsschicht der Schmelzrinne bildet. Das Übersetzungsverhältnis beträgt also 1:1, wie es für diese Zwecke bereits vorgeschlagen wurde. Dabei ist die Spannung im Primärkreis sehr niedrig, und es genügt bereits die an sich erforderliche Wärme-According to the invention, the mechanical structure is made simpler and more stable by that in an induction furnace with a single turn primary winding the melt channel, which forms the secondary conductor and which receives the melt pool, is tubular or is approximately tubularly enclosed by the primary conductor and the primary conductor at the same time a solid jacket for the thermal insulation layer of the melt channel forms. The transmission ratio is therefore 1: 1, as already proposed for these purposes became. The voltage in the primary circuit is very low, and the required heat

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Wilhelm Höpp in Nieder Neuendorf.Wilhelm Höpp in Nieder Neuendorf.

isolationsschicht, um den Sekundärleiter vom Primärleiter zu trennen. Zweckmäßig erhält der Primärleiter U-förmigen Querschnitt, und die vom Primärleiter vollständig oder fast vollständig umschlossene und mit ihm magnetisch verkettete sekundäre Leiterstrecke wird groß gemacht im Verhältnis zu dem nicht oder nicht vollkommen umschlossenen Leiterteil der Sekundärwicklung (des ίο Schmelzbades). Die in diesem Falle für die Primärwicklung erforderliche geringe Spannung kann mittels eines besonderen Erregertransformators normaler Frequenz erzeugt werden, dessen primäre Wicklung in der übliehen Weise für die Spannung des Lichtnetzes oder für Hochspannung eingerichtet ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf verschiedene bauliche Einzelheiten und den Zusammenbau des Ofens und Transformators. Ein Ausführungsbeispiel des Ofens nach der Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht. insulation layer to separate the secondary conductor from the primary conductor. Appropriately receives the primary conductor U-shaped cross-section, and that of the primary conductor completely or almost Completely enclosed and with it magnetically linked secondary conductor line is made large in relation to that which is not or not completely enclosed Conductor part of the secondary winding (of the ίο weld pool). In this case for the Primary winding required low voltage can by means of a special excitation transformer normal frequency are generated, its primary winding in the usual Way is set up for the voltage of the lighting network or for high voltage. The invention also relates to various structural details and the assembly of the furnace and transformer. An embodiment of the furnace according to the invention is illustrated in the drawings.

In Abb. ι ist α die primäre Wicklung und b die sekundäre Windung des Erregertransformators, c der nötigenfalls unterteilte Transformatoreneisenkörper, d ist der Eisenblechkörper des den Induktionsofen darstellenden Transformators, e dessen primäre Windung, f die sekundäre, das Schmelzbad. k ist eine beliebige Kühleinrichtung, z. B. Kühlfahnen, Luft- oder Flüssigkeitskühlung, um die leitenden Verbindungen zwischen Erregertransformator und Induktionsofen kurz halten zu können, ohne die Wicklung des Erregertransformators durch übergeleitete Wärme zu gefährden. Um die Streuung möglichst herabzusetzen, wird die primäre Windung e des Ofens so gestaltet, daß sie die sekundäre, /, möglichst vollständig umschließt (Abb. 2); bei einem Ofen mit horizontaler Schmelzrinne wird sie beispielsweise mit U-förmigem Querschnitt ausgeführt.In Fig. Ι, α is the primary winding and b the secondary winding of the exciter transformer, c the transformer iron body, subdivided if necessary, d is the sheet iron body of the transformer representing the induction furnace, e its primary winding, f the secondary, the molten pool. k is any cooling device, e.g. B. cooling vanes, air or liquid cooling, in order to keep the conductive connections between excitation transformer and induction furnace short without endangering the winding of the excitation transformer by transferred heat. In order to reduce the scattering as much as possible, the primary turn e of the furnace is designed so that it surrounds the secondary, /, as completely as possible (Fig. 2); in the case of a furnace with a horizontal melt channel, for example, it is designed with a U-shaped cross-section.

Eine fast vollkommene Unterdrückung d;r Streuung geschieht weiterhin durch vollkommene Umschließung des sekundären Schmelzbades auf seiner möglichst ganzen Länge. Gemäß Abb. 4 ist die primäre Windung beispielsweise aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt. Es sind g¹, g² die An-Schlüsse, e¹ und e- die rohrförmigen Stromführungen, h ein ebenfalls rohr- oder U-förmiges Verbindungsstück zwischen den beiden Primärrohren e¹ und e². An einer Stirnseite des sekundären Leiters des Schmelzbades f schließt sich das Schmelzgefäß i an. Das Transformatoreisen d kann erfindungsgemäß aus einfachen ringförmigen Blechen hergestellt sein, welche dicht oder mit einem bestimmten Abstand über die primären Rohre e geschoben sind. Da die beschriebene ringförmige Ausbildung des Primärleiters nur innerhalb der Rohre ein schwaches sekundäres Streufeld aufkommen läßt, außen jedoch vollkommene Feldlosigkeit herrscht, so bleibt ein merkliches Streufeld nur noch an den Stirn-Seiten bestehen, die außerhalb des aktiven Eisens liegen, ähnlich wie bei den Wickelköpfen von elektrischen Maschinen. Erfindungsgemäß wird daher der vollkommen umschlossene Teil e möglichst lang im Verhältnis zu den weniger gut umfaßten Teilen (Stirnverbindungen) gemacht, wodurch eine langgestreckte Bauart des Ofens entsteht.The scattering is almost completely suppressed by completely enclosing the secondary melt pool over its entire length. According to Fig. 4, the primary turn is composed of several individual parts, for example. There are g ¹ , g ² the connections, e ¹ and e- the tubular current guides, h a likewise tubular or U-shaped connecting piece between the two primary tubes e ¹ and e ² . The melting vessel i is connected to an end face of the secondary conductor of the molten bath f. According to the invention, the transformer iron d can be produced from simple ring-shaped metal sheets which are pushed tightly or at a certain distance over the primary tubes e. Since the described ring-shaped design of the primary conductor only allows a weak secondary stray field to arise inside the tubes, but on the outside there is no field, a noticeable stray field only remains on the front sides that are outside the active iron, similar to the end windings of electrical machines. According to the invention, therefore, the completely enclosed part e is made as long as possible in relation to the less well encompassed parts (end connections), which results in an elongated construction of the furnace.

Um auch die Induktivität der starken primären Leitungen zwischen Transformator und Ofen zu verringern, werden dieselben möglichst über die ganze Länge ineinandergeschaltet, also bifilar geführt.To also reduce the inductance of the strong primary lines between transformer and oven, they are interconnected as possible over the entire length, so bifilar led.

Zur Vermeidung der dynamischen Abschnürung des flüssigen Leiters (Pincheftekt nach Hering·) wird neuerdings eine senkrechte Anordnung ■ der Stromschleife bevorzugt und das Sammelgefäß i oben angeordnet, wie in Abb. 4 gezeichnet. Dann ist zur Entleerung des Ofens eine Drehung um eine horizontale Achse notwendig. Das bedingt nun ziemlich lange, umständlich geführte Stromzuführungen zum Erregertransformator, etwa flexible Bänder. Diese Schwierigkeit wird nun erfindungsgemäß dadurch umgangen, daß der Erregertransformator fest mit dem drehbaren Ofen verbunden und mit demselben gekippt wird. Der Erregertransformator kann dabei evtl. als Gegengewicht zum Ofen angeordnet werden, um die Drehung des Ofens leichter vornehmen zu können. Ferner kann nach der Erfindung die Welle selbst als Stromzuführung benutzt werden. Sie wird aus zwei voneinander isolierten Teilen w¹, w² von halbrundem Querschnitt iou gebildet (Abb. 5, 6 und 7), so daß der Strom in der einen Hälfte dem Ofen zu- und in der anderen abfließt, wodurch sich gegenseitig fast vollkommen aufhebende Felder entstehen und der induktive Spannungsabfall in den kleinstmöglichen Grenzen gehalten wird. In Abb. 5, 6 und 7 bezeichnen w, ν die Stromzu- bzw. -abführungen der Erregertransformatoren Einer von ihnen ist links und der andere rechts vom Ofen angeordnet, und sie bilden gleichzeitig Lagerböcke für die Welle w¹, w², um die der Ofen kippbar ist. Der Erregerstrom wird in der zweckmäßig aus mehreren parallel . geschalteten Stromschleifen bestehenden Sekundärwicklung u-v (Abb. 7) erzeugt und fließt auf der einen Wellenseite w¹ dem Flansch g² zu, von dort in das primäre Rohr e¹ hinüber durch das U-förmige Verbindungsstück h nach dem Rohre e² in den Flansch g¹ und von dort durch die Wellenhälfte in? zurück nach den beiden Transformatorentwicklungsenden v. In order to avoid the dynamic constriction of the liquid conductor (pincheect according to Hering ·), a vertical arrangement of the current loop is now preferred and the collecting vessel i is arranged at the top, as shown in Fig. 4. Then a rotation around a horizontal axis is necessary to empty the furnace. This now requires rather long, cumbersome power supply lines to the excitation transformer, such as flexible strips. This difficulty is now circumvented according to the invention in that the excitation transformer is firmly connected to the rotatable furnace and tilted with the same. The excitation transformer can possibly be arranged as a counterweight to the furnace in order to make the furnace easier to rotate. Furthermore, according to the invention, the shaft itself can be used as a power supply. It is made up of two insulated parts w ¹ , w ² of semicircular cross-section iou (Fig. 5, 6 and 7), so that the current flows in one half to the furnace and in the other half, whereby each other is almost perfect canceling fields arise and the inductive voltage drop is kept within the smallest possible limits. In Fig. 5, 6 and 7 denote w, ν the current supply or -abführungen the exciter transformers One of them is left and the others located to the right from the oven, and at the same time form bearing supports for the shaft w ^1, w ^2, the the oven can be tilted. The excitation current is expediently made up of several in parallel. connected current loops existing secondary winding uv (Fig. 7) and flows on one side of the shaft w ^{1 to} the flange g ² , from there into the primary tube e ¹ over through the U-shaped connector h to the tube e ² in the flange g ¹ and from there through the shaft half in? back to the two transformer development ends v.

Ersichtlich ist durch die geschilderte Anordnung überall eine gute elektrische und magnetische Verkettung vorhanden. Das nicht verkettete eigentliche Schmelzbad im Sammeigefäß i bietet infolge seines großen Querschnittes den umlaufenden Streulinien einen langen Weg, die Streuung fällt hier also nicht sehr ins Gewicht. Die Folge davon ist ein bei den bisher verwendeten Induktionsöfen to bei weitem nicht erreichbarer hoher Leistungsfaktor, der es ermöglicht, bedeutend größere Ofeneinheiten als bisher zu bauen und mit normalen Freuenzen zu betreiben.As can be seen, the described arrangement means that there is good electrical and magnetic interlinking everywhere. The actual weld pool, which is not linked, in the collecting vessel i offers the circumferential scatter lines a long way due to its large cross-section, so the scatter is not very important here. The consequence of this is a high power factor that is far from attainable with the induction furnaces used up to now, which makes it possible to build significantly larger furnace units than before and to operate them with normal frequencies.

Die beschriebene Bauart bietet aber auch ofentechnisch erhebliche Vorteile.However, the design described also offers considerable advantages in terms of furnace technology.

Durch die vollkommene Einkapselung des Ofenfutters in gleichzeitig als Leiter dienende Rohre wird eine hohe Festigkeit des ganzen Ofens erzielt, da die Rohre beim Ausstampfen mit feuerfester Masse eine geeignete Fassung für die Wärmeisolierung darstellen. Ferner wird hierdurch eine Zerlegung des Ofens in mehrere Einzelteile möglich, die für sich einzeln fertiggestellt werden können. Die Fugen werden in bekannter Weise beim Zusammenbau gedichtet und die Teile durch feste oder elastische Verschraubung zusammengehalten. Due to the complete encapsulation of the oven lining in what also serves as a conductor Pipes, a high strength of the whole furnace is achieved because the pipes are stamped out with refractory mass represent a suitable socket for thermal insulation. Further This enables the furnace to be broken down into several individual parts can be completed individually. The joints are made in a known manner during assembly sealed and the parts held together by fixed or elastic screw connections.

Damit die durch verschiedene Längenausdehnung bei der Erwärmung auftretenden mechanischen Spannungen sich ausgleichen können, werden die Primärrohre und deren Endflansche nach der Erfindung derart verbunden, daß die Kontaktflächen gegeneinander eine Längsverschiebung ausführen können, was für den Trocken- und Anheizprozeß wichtig ist. Um einen sicheren Kontakt zwischen den Rohren e¹, e² und den Flanschen g¹, g- zu erzielen, sind die Rohre an den Enden mit Schlitzen j versehen (Abb. 5), so daß einzelne federnde Lappen entstehen, die gegen die Innenfläche der Flanschen g drücken und durch Schrauben festgezogen werden können, sobald die Beharrungstemperatur des Ofens erreicht ist. Um auch noch die im Betriebe auftretenden geringen Längenverschiebungen sicher zu beherrschen, können ferner die Kontaktstellen durch flexible Verbindungen zusammengeschlossen werden.So that the mechanical stresses occurring due to different linear expansion during heating can be balanced out, the primary pipes and their end flanges are connected according to the invention in such a way that the contact surfaces can move longitudinally against each other, which is important for the drying and heating process. In order to achieve a secure contact between the tubes e ¹ , e ² and the flanges g ¹ , g- , the ends of the tubes are provided with slots j (Fig. 5), so that individual resilient tabs are created which press against the inner surface the flanges g and can be tightened with screws as soon as the furnace has reached steady-state temperature. The contact points can also be connected by flexible connections in order to be able to safely control the slight shifts in length that occur in the company.

Die vorbeschriebene Anordnung erübrigt die bisher stets notwendig gewesene künstliche Kühlung während des normalen Betriebes, da die Erregerwicklung ja aus blankem Metall bestehen kann und keine brennbare Isolation mehr vorhanden ist.The above-described arrangement makes the artificial one, which has always been necessary up to now, superfluous Cooling during normal operation, since the excitation winding can consist of bare metal and none combustible insulation is available.

Wenn die Ohmschen'Verluste infolge sehr großer Leistungen und besonders hoher Temperaturen stark ansteigen, können die Ofen-Wandstärken dünner gemacht und eine Luftkühlung angewendet werden.If the ohmic losses result from very much The furnace wall thicknesses can increase sharply with high outputs and particularly high temperatures made thinner and air cooling applied.

Da keine empfindliche elektrische Isolation vorhanden und die Ofenspannung nur gering ist, kann mit Vorteil die sehr wirksame Wasserkühlung angewendet werden, wie sie beispielsweise zum Kühlen der Elektroden und Wicklungen der elektrischen Erwärmungsmaschinen üblich ist.Since there is no sensitive electrical insulation and the furnace voltage is only low is, the very effective water cooling can be used with advantage like them for example for cooling the electrodes and windings of the electric heating machines is common.

Die Erfindung betrifft ferner die besondere Ausgestaltung der Kontakte zwischen Welle und Transformator. Um einen hohen Kontaktdruck zu erzielen, der für den guten Stromübergang wichtiger ist als die Größe der Kontaktflächen, ist an den als Lager ausgebildeten Sekundärlappen u, ν des Erregertransformators eine leicht lösbare Klemmvorrichtung I, m, η (Abb. 7) vorgesehen. An den Lappen u angreifende Traversen I sind durch Lenker m derart mit einem Exzenterhebel η verbunden, der auf die Lappen ν wirkt, daß beim Drehen des Hebels η die Lappen u und ν genähert und gegen die Welle w¹, w² gepreßt werden. Zwischen der einen oder beiden Traversen /, I¹ und den Wicklungsenden u bzw. ν liegt eine dünne feste Isolierschicht, um Kurzschluß, zwischen u und ν zu vermeiden.The invention also relates to the particular configuration of the contacts between the shaft and the transformer. In order to achieve a high contact pressure, which is more important for good current transfer than the size of the contact surfaces, an easily detachable clamping device I, m, η (Fig. 7) is provided on the secondary tabs u, ν of the exciter transformer, which are designed as bearings. To the flap and engaging crosspieces I are η connected by links m in such a manner with an eccentric lever, the ν acting on the flap, that, when turning the lever, the flap η u and ν and w approached towards the shaft ^1, w ² are pressed. Between the one or both traverses /, I ¹ and the winding ends u and ν, there is a thin solid insulating layer in order to avoid a short circuit between u and ν.

Die Unterteilung der Transformatorsekundären u, ν geschieht hier nicht nur zum Zwecke der Kühlung und bequemeren Herstellung, sondern soll auch eine gleichmäßige Stromverteilung über einen größeren Querschnitt bewirken, um lokale Überhitzung zu vermeiden.The subdivision of the transformer secondary u, ν is not only done for the purpose of cooling and more convenient production, but is also intended to bring about a uniform current distribution over a larger cross-section in order to avoid local overheating.

Ferner wird eine gegenseitige Verriegelung zwischen Sekundär- und Primärstromkreis mit dem Endzwecke vorgesehen, um bei Drehung des Ofens einen Kurzschluß an der zweiteiligen Welle zu verhindern. Das geschieht durch einen Primärkontakt 0, der an too der Welle ze»¹-«*³ und gegen diese isoliert angeordnet ist und im Betrieb einerseits mit dem festen Gegenkontakt p, andererseits mit dem am Hebel 11 isoliert befestigten Kontaktstück q in Verbindung steht. Wird nun der Ofen gedreht, ehe die Kontakte u-w¹ bzw. v-w² gelockert sind, so wird der primäre Strom des Erregertransformators bei p oder q unterbrochen, bei rechtzeitigerLösung mittels Handhebels jedoch selbsttätig am Kontaktstück q. In beiden Fällen wird auch die Sekundäre u-v spannungslos.Furthermore, a mutual locking between the secondary and primary circuit is provided with the end, in order to prevent a short circuit on the two-part shaft when the furnace is rotated. This is done by a primary contact 0, which is arranged on too of the shaft ze " ¹ -" * ³ and is isolated from it and, during operation, is connected on the one hand to the fixed mating contact p and on the other hand to the contact piece q, which is insulated on the lever 11 . If the furnace is now rotated before the contacts uw ¹ or vw ^{2 are} loosened, the primary current of the excitation transformer is interrupted at p or q , but automatically at contact piece q if it is released in time using a hand lever . In both cases, the secondary uv is also de-energized.

Um das vorzeitige Kippen des Ofens überhaupt auszuschließen, kann auch eine mechanische Verriegelung zwischen dem Hebel η und der Antriebsvorrichtung, die beispielsweise aus dem Ritzel r und Zahnsegment t besteht, vorgesehen werden. Sie besteht z. B. aus einer Klinke s, die durch den Lenker y so mit dem Handhebel η gekuppelt ist, daß iao bei angezogenen Kontakten u, ν die Klinke ζ in das Ritzel ν oder Zahnsegment s .eingreift,In order to rule out premature tilting of the furnace at all, a mechanical lock can also be provided between the lever η and the drive device, which consists, for example, of the pinion r and toothed segment t. It consists z. B. from a pawl s, which is coupled by the handlebar y with the hand lever η that iao with tightened contacts u, ν the pawl ζ engages in the pinion ν or tooth segment s,

bei gelüfteten Kontakten dieses jedoch freigibt. however, this releases when the contacts are ventilated.

Für die Brauchbarkeit und Leistungsfähigkeit eines Schmelzofens ist bekanntlich die gute Durchmischung des Schmelzbades von ausschlaggebender Bedeutung. Diese kann in dem Ofen vorbeschriebener Bauart auf verschiedene Weise erzielt werden.For the usability and performance of a melting furnace is known to be the thorough mixing of the weld pool is of crucial importance. This can be in the furnace of the type described above can be achieved in various ways.

Nach dem Patent 385 655 wird der Umlauf des Schmelzbades durch den Repulsions-(Thomson-) Effekt erzielt, indem durch Verschieben der Primärspule eine Unsymmetrie zwischen Primär- und Sekundärleiter gebracht wird. Auf diese Weise werden örtliehe Druckerhöhungen im Bad und Wirbel erzeugt, welche den Umlauf bewirken. Bei dem Öfen nach der Erfindung wird ein ähnlicher Erfolg dadurch erzielt, daß ein passender Teil des Primärrohrquerschnittes stromlos oder die Stromdichte ungleich gemacht wird, sei es durch geeignete Ausschnitte α in den Rohren nach Abb. 8, sei es durch Veränderung des Kontaktdruckes an einzelnen Schraubverbindungen derFlanscheg¹ as bzw. g² mit den Rohren e², e¹ oder durch geeignete Bohrungen oder Einschnitte, welche die Gleichmäßigkeit des Strompfades stören. Die Aussparungen sind bei beiden parallelen Stromleitern e¹, e^s an derselben Seite angebracht, z. B. rechts, wodurch ein Druck auf den Schmelzleiter /' in der Pfeilrichtung entsteht (Abb. 8), was die Wirkung hat, als ob zur Erdschwere eine horizontale Komponente zugefügt wird, wodurch der Flüssigkeitsspiegel eine schräge Lage erhält. Wurden dieseHorizontalkomponenten an allenPunkten gleich groß und gleich gerichtet sein, so würde sich nur eine neue Gleichgewichtslage ergeben und das Schmelzbad nur durch die Kochwirbelbewegung in sprudelnde Bewegung kommen können, also entsprechend hohe Temperaturen erfordern. Die Zahl und Lage der Stellen mit geänderter Stromdichte wird deshalb so gewählt, daß möglichst große Unterschiede des Druckes und der Druckrichtung entstehen, wodurch eine kräftige Wirbelbewegung in einem einzigen Umlaufsinn hervorgerufen wird.According to the patent 385 655, the circulation of the molten bath is achieved by the repulsion (Thomson) effect, in that an asymmetry between the primary and secondary conductors is brought about by shifting the primary coil. In this way, local pressure increases in the bath and vortices are generated, which cause the circulation. In the furnace according to the invention, a similar success is achieved in that a suitable part of the primary pipe cross-section is de-energized or the current density is made unequal, either by means of suitable cutouts α in the pipes according to Fig. 8, or by changing the contact pressure on individual screw connections derFlanscheg ¹ as or g ² with the tubes e ² , e ¹ or through suitable bores or incisions, which disturb the evenness of the current path. The recesses are attached to the same side of the two parallel conductors e ¹ , e ^{s, e.g.} B. on the right, which creates a pressure on the fusible conductor / 'in the direction of the arrow (Fig. 8), which has the effect of adding a horizontal component to the gravity of the earth, whereby the liquid level is inclined. If these horizontal components were to be of the same size and direction at all points, then only a new equilibrium position would result and the molten bath would only be able to start bubbling through the boiling vortex movement, i.e. it would require correspondingly high temperatures. The number and position of the points with changed current density is therefore chosen so that the greatest possible differences in pressure and direction of pressure arise, whereby a powerful vortex movement is caused in a single direction of rotation.

Im Schmelzofenbetriebe ist es oft erwünscht, stellenweise stärkere oder schwächere lokale Wirbel entstehen zu lassen. Erfindungsgemäß wird das dadurch bewerkstelligt, daß der Primärleiter stellenweise mit dem sekundären Leiter gekreuzt wird (Abb. 9). Dadurch entstehen dicht neben der Kreuzung Drücke entgegengesetzter Richtung, die Wirbel und einen Umlauf im Bad hervorrufen (Abb. 10).In smelting furnace operations it is often desirable to have stronger or weaker ones in places to create local eddies. According to the invention this is achieved by that the primary conductor is crossed with the secondary conductor in places (Fig. 9). This creates pressures in the opposite direction close to the intersection Create vortices and circulation in the bath (Fig. 10).

Ein weiteres Mittel, den Umlauf zu begünstigen, besteht erfindungsgemäß darin, die Stromdichte in dem sekundären Leiter, dem Schmelzbad, an geeigneten Stellen so zu ändern, daß die beim Kochen der Schmelze auftretenden lokalen Beschleunigungsdrücke in den beiden möglichen Umlaufsrichtungen einen ungleichen Massenwiderstand vorfinden, z. B. wird die Stromdichte an der einen Stelle (Abb. 11) etwa durch einen hochfeuerfesten Verengungskörper χ erhöht. Die verschiedene Stromdichte veranlaßt Druckunterschiede, so daß ein stetiger Umlauf entsteht.Another means of promoting circulation is, according to the invention, to change the current density in the secondary conductor, the molten bath, at suitable points so that the local acceleration pressures occurring during the boiling of the melt find an unequal mass resistance in the two possible directions of rotation, e.g. . B. the current density is increased at one point (Fig. 11) for example by a highly refractory constriction body χ . The different current densities cause pressure differences, so that a steady circulation arises.

Diese Unsymmetrie kann in an sich bekannter Weise auch durch ungleiche Bemessung des Querschnittes der Schmelzkanäle in den beiden Rohren erzielt werden, oder es können mehrere Mittel zugleich zur Anwendung kommen.This asymmetry can also be caused by unequal dimensioning in a manner known per se the cross section of the melt channels in the two tubes can be achieved, or it several remedies can be used at the same time.

Infolge der bei langem Betrieb allmählich eintretenden Dehnungen usw. können leicht Undichtigkeiten an den Fugen entstehen. Um diese unschädlich zu machen und ein Ausfließen des Metalls zu unterbinden, sind erfindungsgemäß metallene elastische Verteilerringe ι (Abb. 12) in den Fugen vorgesehen, die geeignet sind, durch die rasche Wärmeleitung aus dem ersten Durchbruchsmetallfaden so viel Wärme zu entziehen und zu verteilen, daß das Metall sofort erstarrt und eine Art Selbstdichtung entsteht. Solche dübelartigen Metallringe oder Bleche können überall dort angeordnet sein, wo Rißbildung zu befürchten ist. Durch diese Maßnahme wird die Lebensdauer des Ofens erhöht und der Betrieb sicherer. Die Temperatur dieser Ringe kann durch beliebige Mittel überwacht werden, um daraus auf den Zustand · des Ofens schließen zu können.As a result of the elongations, etc. occurring gradually during long periods of operation, you can easily Leaks occur at the joints. To render them harmless and prevent them from leaking out To prevent the metal, according to the invention, metal elastic distributor rings ι (Fig. 12) provided in the joints, which are suitable due to the rapid heat conduction to extract and distribute so much heat from the first breakthrough metal thread, that the metal solidifies immediately and a kind of self-seal is created. Such dowel-like Metal rings or sheets can be arranged wherever cracking is to be feared. By this measure the service life of the furnace is increased and operation is safer. The temperature of this Rings can be monitored by any means in order to determine the condition of the furnace to be able to close.

Der vorstehend beschriebene Ofen, der mit zwei Rohren für einphasigen Wechselstrom bestimmt ist, kann in sinngemäßer Abänderung auch mit drei Rohren für Drehstrombetrieb oder mit vier Röhren für Zweiphasenbetrieb hergerichtet werden, ohne daß das Wesen der Erfindung dadurch geändert wird.The furnace described above, which has two tubes for single-phase alternating current is determined can, in a corresponding modification, also with three tubes for three-phase operation or prepared with four tubes for two-phase operation without changing the essence of the invention.

Um bei I^Tndichtheit des Ofens Kurzschluß zwischen Primär- und Sekundärwindung zu verhindern, können auch volle oder unterteilte Schutzzylinder 2, durch eine dünne Schicht von den Primärrohren isoliert, vorgesehen sein (Abb. 12).In order to prevent short circuit between the primary and secondary winding with I ^T ndichtheit of the furnace, can also full or divided protective cylinder 2, isolated by a thin layer of the primary pipes may be provided (Fig. 12).

Claims

.Patent claims:

ι. Induction furnace with from a single Winding existing primary winding, characterized in that the secondary conductor forming the weld pool receiving melt channel is tubular or approximately tubular surrounded by the primary conductor and the Primary conductor at the same time forms a solid jacket for the thermal insulation layer of the melt channel.

2. Induction furnace according to claim i, characterized in that the primary conductor (e) has a U ~ -shaped cross section.

3. Induction furnace according to x \ nspruch 1 and 2, characterized in that the secondary conductor section (f) which is completely or almost completely enclosed and magnetically linked to it by the primary conductor (e) is made large in relation to the not or incompletely enclosed conductor part ( i) the secondary winding (of the weld pool).

4. Induction furnace according to claim 1 x5 to 3, characterized in that the Transformer iron is made from ring-shaped metal sheets that are tightly spaced or with an annular spacing over the cylindrical

. drical tubes (e ¹ , e ~) formed primary turn are pushed.

5. Induction furnace according to claim 1 to 4 with one or more excitation transformers for feeding the primary conductor, characterized in that the excitation transformers with the furnace are firmly assembled and can be swiveled with him.

6. Induction furnace according to claim 1 to 4, characterized in that the furnace shaft is used for the power supply and consists of two or more isolated parts (w ¹ , zv ² ) in which the current runs bifilar.

7. induction furnace according to claim 1 to 4, characterized in that the Primary current of the furnace is generated by two fixed transformers and the furnace is divided at the two ends of the Shaft is fed.

8. Induction furnace according to claim 1 to 4, characterized in that the primary tubes (e ¹ , e ² ) are connected to Endflanscheii (g ¹ , g ² ) in such a way that the contact surfaces can move against each other in the case of Wärmeausdehnu'igen.

9. induction furnace according to claim 1 to 4, characterized by flexible short-circuit connections on the contacts that can be moved against each other.

10. Induction furnace according to claim 1 to 9, characterized in that the profiled primary conductor of the furnace is provided with water cooling.

11. Induction furnace according to claim 1 to 10, characterized in that the secondary winding of the excitation transformers is designed as bearing blocks (u, v) for the furnace shaft.

12. Induction furnace according to claim 1 to 11, characterized in that the bearing blocks (ti, v) are provided with an easily detachable clamping device to achieve the necessary contact pressure in the contact bearing.

13. Induction furnace according to claim τ to 12, characterized in that a lock is provided such that a rotation of the furnace an interruption of the primary circuit of the excitation transformer causes.

14. Lock for induction furnaces according to claim 1 to 13, characterized in that that a solution of the bearing clamping device an interruption of the primary circuit of the excitation transformer causes.

15. Lock for induction furnaces according to claim 1 to 14, characterized in that that a release of the contact clamping means the drive mechanism of the furnace, a jamming, on the other hand, blocks the drive.

16. Embodiment according to claim

12, characterized in that the two bearing blocks (u, v) are connected by a rod and an eccentric lever (ti) in such a way that when the eccentric lever is rotated into the dead position, the tabs are brought closer to one another.

17. Embodiment according to claim

13, characterized in that a contact piece (0) is firmly connected to the furnace shaft (ze / ¹ , w ~) and moves out of a stationary counter-contact (p) when the furnace shaft is rotated.

18. Embodiment according to claim

14, characterized in that a mating contact piece (q) is coupled to the clamping device (ti) in such a way that when it is released it moves away from the contact piece (o) on the shaft.

19. Embodiment according to claim

15, characterized in that a bolt (s) is coupled to the clamping mechanism (ti) in such a way that it blocks the drive (r) for tilting the furnace when the bearing contacts (u, v) are tightened.

20. Device on the induction furnace according to claim 1 to 19 for achieving a repulsion effect between the primary and secondary winding, characterized in that part (α) of the cross section of the tubular primary conductor (e ¹ , e ² ) is completely or partially de-energized.

21. Execution of the device according to claim 20, characterized in that the tubes are cut out at a certain angle (α) on the same sides or are provided with incisions.

22. Device on the induction furnace according to claim 1 to 21 to achieve

local vortex movements in the molten bath, characterized in that the primary turn crosses the secondary turn one or more times (Fig. 9).

23. Device on induction furnaces according to claim 1 to 22 to achieve an orbital movement in the melt, characterized in that the cross section of the weld pool is narrowed at a suitable point, so that the accelerated Masses are different in size in both possible directions of movement.

24. Device according to claim 23, characterized in that the tubular primary conductors (e ¹ , e ² ) surrounding the bath are given different clear widths according to the changes in cross-section of the bath.

25. Induction furnace according to claim 1 to 24, characterized in that on metallic solidification sheets in the joints,

z. B. Rings (/) are used, which are beginning at Bring leaking metal to solidify and thereby create a self-seal.

26. Induction furnace according to claim 25, characterized by insulated metallic Protective rings (2) within the primary pipes to prevent a short circuit when the liquid breaks through Metal.

1 sheet of drawings